CN113981025B - 一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法 - Google Patents
一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113981025B CN113981025B CN202111124315.3A CN202111124315A CN113981025B CN 113981025 B CN113981025 B CN 113981025B CN 202111124315 A CN202111124315 A CN 202111124315A CN 113981025 B CN113981025 B CN 113981025B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pectin
- amino acid
- solution
- amidated
- added
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/26—Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
本发明提供了一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法。其主要制备路线是:以氨基酸为改性剂,木瓜蛋白酶为催化剂,在超低温条件(‑30℃~0℃)及水/有机两相混合溶剂中催化氨基酸和果胶发生酰胺化反应,从而制备氨基酸酰胺化果胶。本发明制备的氨基酸酰胺化果胶可以在不添加其他固形物(如蔗糖)的条件下形成凝胶,且所需的钙离子浓度范围较原料果胶更低。同时,与原料果胶相比,酰胺化果胶粘度更大,且在相同的凝胶条件下可以形成更高持水力的凝胶,这有助于提高果胶作为食品和医药领域中的应用潜力。
Description
技术领域
本发明属于高分子化学技术领域,具体涉及一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法,该方法以木瓜蛋白酶为催化剂,在超低温固液两相界面上催化氨基酸与果胶的接枝反应,生成氨基酸酰胺化果胶,从而改善果胶的功能特性,如粘度、凝胶性能等。
背景技术
果胶是主要由D-半乳糖醛酸通过α-1,4-糖苷键连接而成的酸性杂多糖,其广泛的存在高等植物的细胞壁中,是一种天然、绿色、健康的天然高分子聚合物。天然果胶分子中D-半乳糖醛酸中的C-6羧基有许多是以甲酯化的形式存在。根据甲酯基含量的比例,果胶可以分为高酯果胶(酯化度>50%)和低酯果胶(酯化度<50%)。果胶已经通过FAO/WHO食品添加剂联合委员会确认并宣布无毒,无每日添加量限制。所以在很多国家,其使用量可完全按照“最佳生产需要”进行添加。因此,果胶被广泛应用于食品、保健品、日用化工以及医药等领域。
近年来,随着现代食品工业的不断发展,果胶等天然多糖在食品中的应用越来越广泛。其中,果胶溶液属于亲水性胶体,具有一定的凝胶性能,但其凝胶能力受酸碱度、可溶性固形物含量、金属离子等因素的影响较大。高酯果胶主要通过氢键以及甲酯基团间的疏水作用形成凝胶,低酯果胶形成的凝胶则是两个果胶分子链间的羧基通过钙桥实现离子连接以及氢键的共同作用的结果。但无论是高酯果胶还是低酯果胶,都必须要要加入大量的糖作为吸水剂,才能形成凝胶,这成为了果胶在水凝胶领域中应用的一大障碍。
对果胶进行分子修饰也是改善其凝胶性能的一个有效方式。有大量研究表明,相较于普通果胶,酰胺化果胶更容易形成凝胶,且其形成的凝胶有着更高的强度和热稳定性。一般认为,酰胺化果胶的成胶机理与低酯果胶类似,都是由于钙离子的“桥联”作用将果胶链交联起来,但同时酰胺基团的引入导致形成氢键,使果胶链间的交联作用加强。也有研究指出,酰胺基之间的疏水相处作用和氢键都促进了其凝胶网络结构的稳定性。
目前,酰胺化果胶的制备方法主要是在碱性条件下通过加入氨水、氨醇体系或氨气处理对果胶进行改性。然而,这种方法容易产生β消除,产生双键破坏果胶链,降低果胶的分子量。也有学者利用氨基酸热合成的方法接枝到果胶分子上。其中,氨基酸作为构成生物体蛋白质并同生命活动有关的最基本的物质之一,它在抗体内具有特殊的生理功能,是生物体内不可缺少的营养成分之一。但是,氨基酸酰胺化果胶的热合成过程中会导致果胶的长链结构被破坏,解聚为短链果胶分子,这些短链果胶分子不但不利于凝胶,而且还会与长链果胶分子的凝胶结合区相互作用,从而影响果胶形成凝胶网络结构,导致制备的酰胺果胶的胶体粘度和凝胶能力较原始果胶弱。
发明内容
本发明的目的在于,针对目前传统的酰胺化果胶制备方法存在的一些缺陷,如易产生β消除、分子链断裂等,提出了一种以木瓜蛋白酶为催化剂,氨基酸为改性剂,在超低温水/有机混合溶剂中制备酰胺化果胶的方案。
1)将木瓜蛋白酶溶解于磷酸缓冲液中,充入氮气并封口,低速磁力搅拌。然后,向酶溶液中加入激活剂(L-半胱氨酸盐盐酸)和螯合剂EDTA,低速搅拌混匀,将木瓜蛋白酶激活。
2)将氨基酸溶解于磷酸缓冲液中,并加入步骤1)中的酶液;称取一定量的果胶溶于磷酸缓冲液,然后将果胶溶液与氨基酸/酶溶液混合,并缓慢加入无水乙醇。充入氮气并封口,超低温下搅拌直至反应结束。
3)向反应体系中加入一定量无水乙醇,混匀后通过离心去除上清液,收集沉淀物加入三氯乙酸溶液搅拌,使酶彻底失活,然后通过流水透析去除杂质,再经冷冻干燥得氨基酸酰胺化果胶。
本发明的有益效果是:
(1)相较于传统的酰胺化果胶制备方案,本发明提出的方案在低温下进行,不易造成果胶分子的β消除、分子链断裂等。
(2)相较于未处理果胶,通过本发明制备的果胶具有更大的粘度以及更好的凝胶性能和凝胶持水能力,可以在低钙浓度和无糖的条件下形成凝胶,可用扩大果胶凝胶条件,降低酸碱度、可溶性固形物含量、金属离子等因素对凝胶的影响。
(3)本发明制备的一种氨基酸酰胺化果胶,以氨基酸为改性剂、木瓜蛋白酶为催化剂,催化氨基酸接枝到果胶的分子链上、这些天然高分子活性成分无毒无害,安全可靠,且氨基酸作为构成生物体蛋白质并同生命活动有关的最基本的物质之一,它在抗体内具有特殊的生理功能,是生物体内不可缺少的营养成分之一。
附图说明:
图1为氨基酸酰胺化果胶制备流程示意图。
图2实施例1中制得氨基酸酰胺化果胶的核磁共振图谱(1H谱)(LMP:原料果胶;LMP-Glu:谷氨酸酰胺化果胶;LMP-Gly:甘氨酸酰胺化果胶;LMP-Lys:赖氨酸酰胺化果胶)。
图3实施例1中制得氨基酸酰胺化果胶的接枝率(LMP-Glu:谷氨酸酰胺化果胶;LMP-Gly:甘氨酸酰胺化果胶;LMP-Lys:赖氨酸酰胺化果胶)。
图4实施例1中制得氨基酸酰胺化果胶的粘度(LMP:原料果胶;LMP-Glu:谷氨酸酰胺化果胶;LMP-Gly:甘氨酸酰胺化果胶;LMP-Lys:赖氨酸酰胺化果胶)。
图5实施例1中制得氨基酸酰胺化果胶的凝胶特性(LMP:原料果胶;LMP-Glu:谷氨酸酰胺化果胶;LMP-Gly:甘氨酸酰胺化果胶;LMP-Lys:赖氨酸酰胺化果胶)。
具体实施方式:
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施,下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供的氨基酸酰胺化果胶的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将2 g商品木瓜蛋白酶溶于180 mL的磷酸缓冲液中(pH=7,0.05 mol/L),充入氮气并封口,在0℃下低速磁力搅拌30 min。
(2)向步骤(1)中的水溶液中加入20 mL的L-半胱氨酸盐盐酸水溶液(0.4mol/L)和0.04 g的乙二胺四乙酸,低速搅拌10 min。
(3)将10-20 mmol的氨基酸溶解于100 mL的磷酸缓冲液(pH=7,0.2 mol/L)中,并加入50 mL步骤(2)所述溶液。
(4)将5 g果胶溶于150 mL的磷酸缓冲液中(pH=7,0.2 mol/L),然后将步骤(3)中所述溶液全部加入。
(5)向步骤(4)中所述溶液中加入100 mL无水乙醇,冲入氮气后封口,在在-30℃~0℃下低速搅拌24 h。
(6)向步骤(4)中所述溶液中加入200 mL无水乙醇,混匀后通过离心5 min(4000r/min),并去除上清液,收集沉淀物。
(7)向沉淀物中加入100mL三氯乙酸溶液(15%)并搅拌10 min,然后透析48-96 h去除杂质,透析后的溶液经冷冻干燥去除水分,收集固体粉末,即氨基酸酰胺化果胶。
测试表征方法
(1)氨基酸接枝率测定
用元素分析仪测定了酰胺果胶的接枝率;将适量的氨基酸酰胺化果胶样品称重,并放入预先准备好的锡盒中;用镊子将锡盒边缘密封并折叠,将样品中的空气排出;装有样品的锡盒被放置在裂解管中;在高温下,有机物与氧反应生成相应的氧化物;混合气体经载气洗涤,在色谱柱中相互分离。然后对C、H、N信号峰进行定量分析。氨基酸接枝率的计算按以下公式进行:
氨基酸接枝率=[(6MNAN)/(ANMC-ACMN)]×100%
式中:M N 为N的含量,M C 为C的含量,A N 和A C 分别为对应氨基酸每个分子中的N元素和C元素的个数。
(2)粘度测定
采用旋转粘度计测定氨基酸酰胺化果胶的动态粘度;将4 g氨基酸酰胺化果胶样品溶解于100 mL的磷酸盐缓冲液中(pH=5,0.5 mol/L);在25 ℃恒温条件下,用旋转粘度计测量样品在不同转速(5、10、20、50、100 RPM)下的动态粘度。
(3)氨基酸酰胺化果胶样品的凝胶性能
将1 g氨基酸酰胺化果胶样品溶解于35 mL磷酸缓冲液中(pH=5,0.5 mol/L);在80°C下水浴磁力搅拌15 min直到完全果胶溶解,然后加入15 mL的预热好的氯化钙溶液(2g/L)磁力搅拌5min;取出冷却至室温,在4°C下放置24h,即可得到相应水凝胶;通过质构分析仪测定该水凝胶特性。
实施例1
(1)将2 g商品木瓜蛋白酶溶于180 mL的磷酸缓冲液中(pH=7,0.05 mol/L),充入氮气并封口,在0℃下低速磁力搅拌30 min。
(2)向步骤(1)中的水溶液中加入20 mL的L-半胱氨酸盐盐酸水溶液(0.4mol/L)和0.04 g的乙二胺四乙酸,低速搅拌10 min。
(3)将15 mmol的谷氨酸溶解于100 mL的磷酸缓冲液(pH=7,0.2 mol/L)中,并加入50 mL步骤(2)所述溶液。
(4)将5 g果胶溶于150 mL的磷酸缓冲液中(pH=7,0.2 mol/L),然后将步骤(3)中所述溶液全部加入。
(5)向步骤(4)中所述溶液中加入100 mL无水乙醇,冲入氮气后封口,在在-15℃下低速搅拌24 h。
(6)向步骤(4)中所述溶液中加入200 mL无水乙醇,混匀后通过离心5 min(4000r/min),并去除上清液,收集沉淀物。
(7)向沉淀物中加入100 mL三氯乙酸溶液(15%)并搅拌10 min,然后透析48-96 h去除杂质,透析后的溶液经冷冻干燥去除水分,收集固体粉末,即谷氨酸修饰果胶(LMP-Glu)。
将本方案中的谷氨酸分别替换为甘氨酸和赖氨酸,通过同样的方法可以制得甘氨酸修饰果胶(LMP-Gly)和赖氨酸修饰果胶(LMP-Lys)。
图2为原料果胶及本方案制备的3种氨基酸酰胺化果胶的核磁共振图谱(1H谱),由图1可以看出,果胶分子(D-半乳糖醛酸)分子上的H元素的峰主要位于3.50-5.00 ppm之间;相较于原料果胶的图谱,谷氨酸修饰果胶、甘氨酸修饰果胶和赖氨酸修饰果胶的图谱在2.00-3.70 ppm之间出现了一个或多个吸收峰,分别对应了谷氨酸、甘氨酸和赖氨酸分子上的H元素,这表明这三种氨基酸确实接枝到果胶分子上了。
图3为本方案制备的3种氨基酸酰胺化果胶的接枝率,分别为13.04%,9.32%和11.71%。
图4为原料果胶及本方案制备的3种氨基酸酰胺化果胶的粘度;由图可以看出,相较于原料果胶,氨基酸酰胺化果胶的粘度获得了显著的提高,尤其是甘氨酸修饰果胶和赖氨酸修饰果胶。
图5为原料果胶及本方案制备的3种氨基酸酰胺化果胶的凝胶特性;由图可以看出,原料果胶很难形成固态凝胶,而氨基酸酰胺化果胶可以形成稳定的固态凝胶。
实施例2
(1)将2 g商品木瓜蛋白酶溶于180 mL的磷酸缓冲液中(pH=7,0.05 mol/L),充入氮气并封口,在0℃下低速磁力搅拌30 min。
(2)向步骤(1)中的水溶液中加入20 mL的L-半胱氨酸盐盐酸水溶液(0.4mol/L)和0.04 g的乙二胺四乙酸,低速搅拌10 min。
(3)将15 mmol的甘氨酸溶解于100 mL的磷酸缓冲液(pH=7,0.2 mol/L)中,并加入50 mL步骤(2)所述溶液。
(4)将5 g果胶溶于150 mL的磷酸缓冲液中(pH=7,0.2 mol/L),然后将步骤(3)中所述溶液全部加入。
(5)向步骤(4)中所述溶液中加入100 mL无水乙醇,冲入氮气后封口,在在-5℃下低速搅拌24 h。
(6)向步骤(4)中所述溶液中加入200 mL无水乙醇,混匀后通过离心5 min(4000r/min),并去除上清液,收集沉淀物。
(7)向沉淀物中加入100 mL三氯乙酸溶液(15%)并搅拌10 min,然后透析48-96 h去除杂质,透析后的溶液经冷冻干燥去除水分,收集固体粉末。
通过本方案制得的甘氨酸修饰果胶的接枝率为6.78%,表明随着反应温度的升高,酰胺化果胶的接枝率下降了。
实施例3
(1)将2 g商品木瓜蛋白酶溶于180 mL的磷酸缓冲液中(pH=7,0.05 mol/L),充入氮气并封口,在0℃下低速磁力搅拌30 min。
(2)向步骤(1)中的水溶液中加入20 mL的L-半胱氨酸盐盐酸水溶液(0.4mol/L)和0.04 g的乙二胺四乙酸,低速搅拌10 min。
(3)将30 mmol的甘氨酸溶解于100 mL的磷酸缓冲液(pH=7,0.2 mol/L)中,并加入50 mL步骤(2)所述溶液。
(4)将5 g果胶溶于150 mL的磷酸缓冲液中(pH=7,0.2 mol/L),然后将步骤(3)中所述溶液全部加入。
(5)向步骤(4)中所述溶液中加入100 mL无水乙醇,冲入氮气后封口,在在-15℃下低速搅拌24 h。
(6)向步骤(4)中所述溶液中加入200 mL无水乙醇,混匀后通过离心5 min(4000r/min),并去除上清液,收集沉淀物。
(7)向沉淀物中加入100 mL三氯乙酸溶液(15%)并搅拌10 min,然后透析48-96 h去除杂质,透析后的溶液经冷冻干燥去除水分,收集固体粉末,即甘氨酸修饰果胶。
通过本方案制得的甘氨酸修饰果胶的接枝率为9.87%,表明甘氨酸添加量增加一倍,酰胺化果胶的接枝率仅小幅上升。
Claims (1)
1.一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)首先,将2g商品木瓜蛋白酶溶解在180mLpH值为7的0.05mol/L磷酸缓冲液中,充入氮气并封口,在0℃下搅拌30min;
(2)然后,向步骤(1)中的水溶液中加入20mL0.4mol/L的L-半胱氨酸盐酸水溶液和0.04g乙二胺四乙酸,低速搅拌10min;
(3)接下来,将10-20mmol氨基酸溶解在100mLpH值为7的0.2mol/L磷酸缓冲液中,然后加入50mL步骤(2)所述溶液;
(4)将5g果胶溶解在150mLpH值为7的0.2mol/L磷酸缓冲液中,随后将步骤(3)中所述溶液全部加入;
(5)向步骤(4)中所述溶液中加入100mL无水乙醇,冲入氮气后封口,在-30℃至0℃下低速搅拌24h;
(6)向步骤(5)中所述溶液中加入200mL无水乙醇,混匀后离心5min,去除上清液,收集沉淀物;
(7)最后,向沉淀物中加入100mL15%的三氯乙酸溶液并搅拌10min,然后透析48-96h以去除杂质,经冷冻干燥去除水分,收集固体粉末,即为氨基酸酰胺化果胶。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111124315.3A CN113981025B (zh) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | 一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111124315.3A CN113981025B (zh) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | 一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113981025A CN113981025A (zh) | 2022-01-28 |
CN113981025B true CN113981025B (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=79736624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111124315.3A Active CN113981025B (zh) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | 一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113981025B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116462858B (zh) * | 2023-03-06 | 2024-03-01 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 一种酰胺化果胶凝胶的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6159721A (en) * | 1997-08-20 | 2000-12-12 | Hercules Incorporated | Amine modified polysaccharides |
BR112013002377B1 (pt) * | 2010-08-06 | 2020-12-29 | Novozymes A/S | método para degradar ou hidrolisar um polissacarídeo, para produzir sacarídeos solúveis e para produzir uma substância orgânica, e, processo para produzir um produto de fermentação |
WO2014003015A1 (ja) * | 2012-06-25 | 2014-01-03 | 日産化学工業株式会社 | 分散液及びヒドロゲル形成方法 |
AR096355A1 (es) * | 2014-05-20 | 2015-12-23 | Brix S R L | Composición odontológica de papaína en gel para el tratamiento atraumático de caries y método para prepararla |
CN110498932B (zh) * | 2019-09-04 | 2021-09-24 | 合肥工业大学 | 酪蛋白-果胶-原儿茶酸三元复合物、其制备方法及应用 |
-
2021
- 2021-09-24 CN CN202111124315.3A patent/CN113981025B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113981025A (zh) | 2022-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4672034A (en) | Oxidative enzyme-catalyzed crosslinking of beet pectins | |
Fedeniuk et al. | Composition and physicochemical properties of linseed (Linum usitatissimum L.) mucilage | |
Shirakawa et al. | Tailoring of xyloglucan properties using an enzyme | |
Piculell | Gelling carrageenans | |
Saulnier et al. | New investigations of the structure of grape arabino-galactan-protein | |
DK164068B (da) | Geldannende blanding af polysaccharid og gelatine, vandigt geldannende praeparat og gel fremstillet deraf | |
CN113981025B (zh) | 一种氨基酸酰胺化果胶的制备方法 | |
CN113475620B (zh) | 一种玉米醇溶蛋白-多酚共价复合物及其制备方法 | |
CN113575972A (zh) | 一种缓慢消化淀粉及其制备方法和应用 | |
CN112812201B (zh) | 巯基改性透明质酸及其制备方法和用途 | |
Zheng et al. | Fabrication of phenylalanine amidated pectin using ultra-low temperature enzymatic method and its hydrogel properties in drug sustained release application | |
EP0565862A2 (en) | Semi-synthetic glycosaminoglycans containing alpha-L-galacturonic acid substituted with nucleophilic radicals in position 3 | |
CN114983947A (zh) | 一种含有人源胶原蛋白的冻干粉及其制备方法 | |
CN108912284B (zh) | 一种具有纤维化性能的丙烯酸接枝天然胶原蛋白及其制备方法 | |
CN111840654B (zh) | 一种改性透明质酸复合美容整形材料的制备方法 | |
CN115251365B (zh) | 一种淀粉微/纳晶-蛋白质凝胶及制备方法 | |
CN115073768B (zh) | 一种负载功能成分双网络水凝胶的制备方法 | |
CN110447905A (zh) | 一种pH调节的扇贝多肽/κ-卡拉胶复合凝胶的制备方法 | |
CN114835826B (zh) | 一种两性离子纤维素及其制备方法与应用 | |
CN110679997B (zh) | 一种含烟叶多糖及其衍生多糖高保润性的烟丝 | |
CN109480270B (zh) | 具有pH响应性的Boc-组氨酸-羧甲基壳聚糖自主装纳米微胶囊的制备方法及其应用 | |
Ling et al. | Reppal PES—A starch derivative for aqueous two-phase systems | |
CN110591130A (zh) | 一种活性智能食品保鲜膜及其制备方法 | |
CN113101406B (zh) | 一种淀粉组合物及其在制备止血材料中的应用 | |
JP2001178378A (ja) | 部分脱アシル型ジェランガム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |